BIM技术在遵义高铁新城商务中心项目应用

许 丹

(中铁十一局集团有限公司 湖北武汉 430061)

1 引言

自2003年BIM技术引入我国，历经18年的发展，由原来的工程设计单位先行试用，到现在工程行业里日趋普及，BIM技术不断地向我们展示着它的优势[1－4]。BIM作为一种信息化管理技术，在设计、施工、运维各阶段都发挥着不可缺的作用，BIM模型将设计、施工、运维串联在一起，一模多用，图审阶段减少图纸沟通误差，施工前利用BIM模型分析项目分部分项建造过程中的问题，项目虚拟建造提高施工策划的质量，信息化的模型构件方便了信息的检索，精准的BIM模型也是工程建设工业化基础条件之一[5－9]。

将BIM技术运用进施工过程中，使信息数据与施工技术相融合，让施工过程更安全高效，成品质量更有保障[10－12]。现阶段BIM技术在施工过程的应用中仍存在很多问题，需要通过大量的探索实践，不断的思考总结，以获取有价值经验。

2 项目背景及BIM应用目标

2.1 项目基本信息

遵义市高铁新城商务中心项目位于遵义市新浦新区礼仪新城遵义新火车站片区西北侧，东临湘江大道，北临新南大道，南临迎宾大道。本工程是城市综合体项目的一部分，是商务中心项目的标志建筑，包含的单体建筑多，安全、质量、进度、文明施工要求高，社会影响大。本项目计划投资约8亿元人民币，场地内规划拟建建筑物包括:地下部分，全平面地下室2层，地下建筑面积75 740 m2，基坑开挖深度为9 m(局部12 m)；地上部分，34层五星级办公酒店1栋，高度152.7 m，24层酒店公寓1栋，建筑高度98.1 m，一栋4层会展中心、两栋5层和一栋4层的商业建筑及25.5 m的天幕，工程总建筑面积为229 250 m2，BIM 模型图见图1。

图1 遵义高铁新城商务中心项目BIM模型

2.2 项目难点

(1)控制性工程多，包括超长超大地下室结构、地下室大体积混凝土、型钢混凝土施工，超高层主体结构施工，扭曲结构体幕墙施工、大吨位钢结构吊装。

(2)施工场地狭窄，地下室开挖深度大，结构设计预留后浇带多，给地下室及时封闭及后续施工带来诸多影响。尤其是地下车库、钢结构、玻璃幕墙施工期间材料堆放、运输受场地影响，给工程施工组织带来较大困难。

(3)工程构造复杂:主楼为五星级酒店管线复杂，综合排布难度大，机房设备层空间狭小，设备布局与检修空间预留要求高。

2.3 BIM应用目标

对土建、机电、钢构、幕墙、精装修等各专业图纸进行深化，依据准确的模型，结合施工规范和现场的实际情况，综合评估并给出深化分析方案，将BIM模型进行深化以减少图纸的错漏碰缺，使设计图纸切实符合施工现场操作的要求，并能进一步辅助施工管理，达到管理升级、降本增效、节约时间，提高工程项目施工质量和效益。

3 BIM应用计划

3.1 临建场地布置优化

本项目施工场地有限，新火车站广场、小区住宅、山体、商场环绕，堆料场地不够、基坑深度大，施工现场作业面大，各施工分区标高不一致，造成施工现场平面布置不断变化，绿色施工和安全文明施工标准高，给项目的合理布置带来了挑战。

将BIM与无人机航拍模型相结合，布置项目的临时办公用房、物料、道路、塔吊、进出大门等，通过施工进度模拟分析基坑开挖、主体工程、装饰装修三阶段物料堆放和临时施工道路的布置。

3.2 土建模型分析

本项目各栋楼体造型非矩形较多，各方对图纸理解不一致，二次结构排布难把控，墙体形状非规则较多，砌块难排布、算量，外墙幕墙与结构墙体难对准，装修对缝尺寸难核对等问题易导致数据出错，依靠传统2D图纸检查易错易遗漏，决定通过土建BIM模型来辅助解决这些问题。

3.3 机电管线优化

本项目商务中心34层主体楼为五星级酒店，结构为扭曲纺锤体形状，机电管线错综复杂，从2D图纸叠加的情况初步评估碰撞点位多，项目决定采用BIM模型优化综合管线，在满足设计功能的前提下，以方便施工、排布美观为原则优化排布各专业管线，以最小的成本达到美观实用的效果。地下室通过BIM模型分析，保证地下室大部分车道上方无管道排布，使车道有良好的通行体验。模型优化好后从模型直接导出施工用CAD图，详细标注所有主要管道的标高、直径、系统名称，方便各专业施工，一些管件也能依据这些模型提前在工厂加工完成再运输到现场拼接。

3.4 异形钢构

本项目天幕的吊装难度大，节点管控难，利用BIM模型分析指导施工定点定位，分析运输过程中的风险源，对运输车辆经过的区域、搭设的满堂脚手架支撑等进行BIM建模和安全计算。

3.5 异形玻璃幕墙

本项目超高层玻璃幕墙为不规则旋转式单元板块玻璃幕墙，总数为3 500余块，超过95%的单元式板块尺寸皆不相同，利用BIM技术对幕墙进行深化，分析幕墙与结构，幕墙各单元的衔接情况，指导幕墙加工及安装。

3.6 优化穿插施工方案

本项目包含了建筑、结构、钢构、幕墙、机电、装饰装修等多专业工程项目，专业相互协调配合对于整体施工进度有着至关重要的作用。施工过程中，受专业技术差异性、施工场地局限性等多因素的限制和影响，同时进行强弱电、暖通、给排水、消防等不同专业的施工会出现很多不可预见的问题，各专业在建筑的横向和纵向范围会出现重叠或交叉，加大了工程的复杂性和不可控性。

BIM技术具有参数化、可视化、智能化的特点，在施工开始前对项目多专业进行碰撞检测、管线排布后空间净高分析及洞口预留管线预埋，利用BIM的4D模拟技术，将工程预先按方案进行模拟预拼装，评估施工组织方案的协调性，通过评估的4D模拟方案对各专业进行技术交底，提高各专业的配合度，降低返工、窝工等风险。

3.7 提升管理

BIM模型导入5D管理平台提升项目管理效益。模型是建筑信息的载体，分解后的wbs工序与建筑模型相关联，并导入到BIM5D平台中对项目实施过程进行虚拟建造，将各项数据、模型与平台关联，自动生成项目每天的施工计划、人机料等资源配置情况，对项目进行动态、精细的管理。

4 BIM实施过程

4.1 实施准备

落实BIM实施中所需要用到的软硬件设备和专业技术人员，明确软件的版本及数据导出格式，制定相关BIM标准，培训相关管理岗位人员。

BIM技术应用软、硬件配置如表1所示。

表1 软、硬件配置

BIM专项组主要成员配置如表2所示。

表2 团队成员介绍及岗位职责

4.2 实施情况

(1)临建场地布置

本项目中，运用BIM＋GIS＋三维数字技术对项目驻地选址进行规划和设计。前期应用无人机倾斜摄影技术进行航测作业，同时对航拍POS数据进行处理与整合建立三维实景模型。后期应用BIM技术和GIS进行无缝对接，导入区域地形数据对场地进行建模，建立地质模型和地下管线模型，得出最优规划方案。

利用模型对施工场地进行布置，基坑开挖阶段，对基坑支护模型及土方开挖顺序进行合理建模，并对施工现场办公区、生活区、施工区、硬化道路等现场设施进行规划和布置，考虑塔吊碰撞问题，模型如图2所示。合理利用BIM技术对施工现场的问题进行超前预警，BIM技术三维化、可视化的特点是未来建筑项目技术管理及成本管理中的核心竞争力，建立模型进行演绎提前发现场地冲突。

图2 临建场地模型

通过专业插件分析场地内的监控点，优化监控器的摆放位置，监控系统与BIM云管理平台关联，在平台上实现对工地全方位实时监控。

BIM应用给施工现场的平面布置增加了新的工作方法，拟建模型与场地实地情况模型相结合，模型与进度计划表挂接，三维立体反映了各时间段场地上各构件的情况，不再根据CAD图分析，而是在大型LED屏幕检查，有条件还可以加入VR设备，如置身场景，提高了对工地现场合理、高效、动态的管控。

(2)土建工程

通过CAD建好结构、建筑、装饰装修专业的BIM模型，将三专业模型整合，通过软件协作的碰撞检查，检查各专业的结合度，利用净高分析功能分析走廊、地下室一些易出错部位；软件内置的规范和自动运算功能帮助布置二次结构柱、过梁等构件，使施工前出具优化二次结构方案；砌体排砖所导出的详细砌体材料明细表能指导施工，准确统计出各个区域的砌块数量、投放时能定点定量。

(3)机电管线优化

结构与机电初次碰撞检测后发现软硬碰撞点千余个，完全靠人工检查很容易存在大量返工隐患，增加成本。通过BIM软件将结构、机电模型进行整合，检测出水暖电与结构柱、梁之间的碰撞，再根据碰撞检测报告对模型(见图3)进行管线优化，并依托模型组织专家开展可行性研讨会，模型的可视化特点减少了各专家看图纸的时间，直观的三维模型也大幅度提高了沟通效率，将很多问题提前解决。增加了建模、模型优化、研讨会这三个环节的工作和工作时间，但提前发现了60%的碰撞问题。

图3 地下室机房BIM模型

(4)异形钢构

结合钢结构模型和施工图中的数据信息，对钢结构构造、节点等进行深入分析优化，严格按照要求完善钢结构施工方案，图4为钢结构BIM模型。考虑了施工现场的影响因素及运输、安装条件来选取最合适的施工方案，保证工厂预先加工构件送到现场进行拼接组装工作，大大节约了施工成本，降低运输及吊装的难度。

图4 钢结构BIM模型

(5)异形幕墙

通过BIM模型分析了各幕墙版块，确认好模型后，定各幕墙版块尺寸，交付工厂加工，同时根据模型制定运输方案，模拟整个运输过程，有效规避了错位，对缝偏差、运输等问题，保证了工期，幕墙模型见图5。

图5 幕墙模型

(6)穿插施工

将确定优化好的结构、建筑、装饰装修、风、水、电、消防等BIM模型整合到一起，分析施工的先后顺序、组织安排各专业工种进退场和转场时间。工作步骤:第一步，优化后的模型整合；第二步，技术负责人根据模型定总的穿插方案大纲，并开专题会议，各相关人员根据大纲和整合的模型、专业模型，商议确定进一步分工和计划时间；第三步，将第二步商议的分工和时间挂接到模型进行施工过程模拟；第四步，开专题会结合施工过程模拟分析确定最终的穿插施工方案。

(7)管理平台

通过导入项目模型、资料、预算文件等，将基础数据(如清单和模型)进行关联。划分流水段，实现按流水段查看构件工程量、清单工程量等信息。关联进度计划实现以时间维度来查看三维模型，以及模型相关的构件工程量、清单工程量、项目的进度状况、资金曲线、资源曲线，丰富了成本控制和项目管理的技术手段。

5 结束语

(1)通过BIM技术对建筑、道路、塔吊设备、生活区、物料堆放、消防水池、监控设备等项目场地内的构件布局进行建模分析，项目管理人员能更方便、直观地观察和分析现场，提高项目场地规划效率。

(2)与传统施工前的二次结构、砌体方案准备过程相比，BIM应用减少了方案策划时间和难度，定点定量投放节约了材料，也减少了二次搬运。

(3)运用专业的钢构软件建模分析相关数据，自动生成钢结构详图和各种报表，钢结构深化设计分析保证了构件之间的正确性，同时生成的多种报表，可以服务于整个工程。

(4)通过BIM技术的碰撞检查，从模型中发现各专业的冲突点，特别是机电专业，系统多管线交错复杂难免碰撞且不易发现，都可以通过BIM模型进行排查，并且自动生成报表，指导施工方进行具体施工作业，大大提高现场的工作效率，减少设计变更及施工返工，节约成本缩短工期。

(5)平台和wbs相关联，进行项目的动态、精细管理，优化资源配置，实现全生命周期的BIM技术运用。